Huygens (sonde spatiale) - Définition

Chronologie

Source : ESA [1]

Les heures indiquées correspondent à l'instant où les signaux des événements ont été reçus sur Terre, c'est-à-dire 67 minutes après la tenue de ces événements (le temps qu'il faut à un signal pour parcourir la distance séparant le système saturnien de la Terre).

• 25 décembre 2004, 02:00 UTC : séparation de Huygens et Cassini
• 14 janvier 2005 :
  • 10:13 UTC : Huygens entre dans l'atmosphère rouge orangé de Titan, à 1 270 kilomètres d'altitude au-dessus de sa surface.
  • 10:17 UTC : déploiement du parachute pilote (2,6 m de diamètre) alors que la sonde, qui n'est plus qu'à 180 kilomètres de la surface, se déplace à 400 m/s (1 440 km/h). Une des fonctions de ce parachute est d'enlever la protection thermique arrière de la sonde. En 2,5 s, cette protection est enlevée et le parachute pilote est largué. Le parachute principal (8,3 m de diamètre) est alors déployé.
  • 10:18 UTC : largage du bouclier thermique avant à environ 160 km de la surface. Il était important d'éliminer ces deux boucliers car ils pouvaient être une source potentielle d'exocontamination à la surface de Titan. Ouverture des orifices d'entrée des instruments GCMS et ACP, 42 s après le déploiement du parachute pilote. Déploiement de perches pour exposer les HASI alors que le DISR photographie son premier panorama. Celui-ci continuera à prendre des images et des données spectrales tout au long de la descente. Mise en route du SSP afin de mesurer des propriétés de l'atmosphère. Début de la transmission de données vers la sonde Cassini, distante de 60 000 km.
  • 10:32 UTC : largage du parachute principal, déploiement d'un parachute secondaire plus petit (3 m de diamètre). À cette altitude (125 km), le parachute principal aurait trop ralenti la sonde et ses batteries n'auraient pas tenu assez longtemps pendant toute la descente.
  • 10:49 UTC : à 60 kilomètres d'altitude, Huygens détermine elle-même son altitude en utilisant une paire d'altimètres radar. La sonde surveille en permanence sa propre rotation et son altitude.
  • 11:57 UTC : activation du GCMS, dernier des instruments à l'être totalement.
  • 12:30 UTC : allumage d'un phare alors que Huygens est à proximité de la surface, afin d'aider à déterminer la composition de la surface de Titan.
  • 12:34 UTC : contact de Huygens avec une surface solide souple à une vitesse de 5 à 6 m/s (une vingtaine de km/h). Le SSP continue à recueillir des informations après le contact.
  • 14:44 UTC : Huygens disparaît derrière l'horizon de Titan, vue depuis Cassini. Fin de la collecte de données.
  • 15:14 UTC : Transmission des premières données à la Terre par Cassini.

Instruments

Huygens possède six instruments de mesures complexes pour réaliser une large série de mesures après l'entrée de la sonde dans l'atmosphère de Titan.

Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP)

L'Aerosol Collector and Pyrolyser (ACP, « collecteur et pyrolyseur d'aérosols ») est destiné à récupérer des aérosols dans l'atmosphère par l'intermédiaire de filtres, chauffant les échantillons dans des fours (en utilisant un procédé de pyrolyse) afin de vaporiser les composés volatiles et de décomposer les molécules organiques complexes. Les produits sont ensuite transmis par un conduit au GCMS pour leur analyse. Deux filtres sont employés pour récupérer des échantillons à différentes altitudes.

Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR)

Le Descent Imager/Spectral Radiometer (DISR, « imageur de descente / spectroradiomètre ») réalise une série de photographies et d'observations spectrales à l'aide de plusieurs capteurs et angles de vue. En mesurant le flux de radiation ascendant et descendant, il établit une mesure de l'équilibre des radiations de l'atmosphère de Titan.

Des capteurs solaires mesurent l'intensité lumineuse autour du Soleil provoquée par la diffraction de sa lumière par les aérosols de l'atmosphère, ce qui permet un calcul de la taille et la densité de ces particules en suspension.

Deux imageurs (l'un dans le visible, l'autre dans l'infrarouge) observent la surface à la fin de la descente et, alors que la sonde tourne lentement sur elle-même, réalisent une mosaïque d'images autour du site d'atterrissage. En outre, un imageur placé sur le côté prend une vue horizontale de l'horizon et du dessous de la couche nuageuse. Afin de réaliser des mesures spectrales de la surface, un phare est allumé peu de temps avant l'atterrissage.

Doppler Wind Experiment (DWE)

Le Doppler Wind Experiment (DWE) utilise un oscillateur ultra-stable afin d'augmenter la qualité des transmissions de Huygens en lui donnant une fréquence porteuse extrêmement stable. Cet instrument mesure également la vitesse du vent dans l'atmosphère de Titan par décalage Doppler de la fréquence porteuse. Le mouvement de balancier de la sonde sous son parachute à cause de propriétés de l'atmosphère peut également être détecté.

Les mesures débutent à 150 km de la surface de Titan, alors que Huygens est secoué par des vents atteignant plus de 400 km/h, données cohérentes avec les mesures de la vitesse des vents situés à 200 km d'altitude réalisées les années précédentes par télescope. Entre 60 et 80 km, Huygens est frappé par des vents fluctuant rapidement, probablement des bourrasques verticales. Au niveau du sol, les mesures indiquent des vents légers (quelques m/s), cohérentes avec les prédictions.

Les mesures de cette expérience sont transmises par l'intermédiaire du canal A de communication, canal perdu suite à un problème logiciel. Cependant, les radiotélescopes basés sur Terre réussissent à récupérer suffisamment d'informations pour les reconstruire.

Gas Chromatograph and Mass Spectrometer (GCMS)

Le Gas Chromatograph and Mass Spectrometer (GCMS, « chromatographe à gaz et spectromètre de masse ») est un analyseur chimique destiné à identifier et mesurer les composants de l'atmosphère de Titan. Il est équipé d'échantillonneurs remplis à haute altitude. Le spectromètre de masse construit un modèle des masses moléculaires de chaque gaz et une séparation moléculaire et isotopique plus poussée est accomplie par le chromatographe.

Pendant la descente, le GCMS analyse les produits de la pyrolyse réalisée par l'ACP. Enfin, le GCMS mesure la composition de la surface de Titan, accompli en chauffant l'instrument juste avant l'impact afin de vaporiser la surface au moment du contact.

Huygens Atmospheric Structure Instrument (HASI)

Cet instrument se compose d'une série de détecteurs capables de mesurer les propriétés électriques et physiques de l'atmosphère de Titan. l'accéléromètre évalue les forces auxquelles est soumise la sonde, selon les trois axes, durant sa descente à travers l'atmosphère. Les caractéristiques aérodynamiques de la sonde étant connues, la densité de l'atmosphère de Titan peut ainsi être évaluée et les rafales de vent détectées. La sonde a été construite dans l'éventualité d'un amerrissage sur une surface liquide, et ses déplacements dus aux vagues auraient pu également être déterminés. Des thermomètres et des baromètres mesurent les propriétés thermiques atmosphériques. Le composant d'analyse des ondes électromagnétiques et de la permittivité électrique quantifie la conductivité atmosphérique électronique et ionique des particules chargées positivement, et recherche une éventuelle activité ondulatoire électromagnétique. À la surface de Titan, la conductivité et la permittivité du matériau de surface sont mesurées, comme le rapport de la densité du flux électronique produit par l'intensité de la force du champ électrique. Le sous-système HASI dispose également d'un microphone, capable d'enregistrer tout événement sonore au cours de la descente et de l'atterrissage de la sonde : c'est la seconde fois, dans l'histoire, que des bruits audibles d'une autre planète peuvent être enregistrés, la première étant Venera 13.

Surface Science Package (SSP)

Le SSP se compose de différents capteurs destinés à préciser les propriétés physiques de la surface de Titan au point d'impact, qu'elle soit solide ou liquide. Un sonar surveillant l'altitude en permanence durant les 100 derniers mètres de la descente, contrôle la vitesse de chute et la rugosité de la surface (recherche de l'existence de vagues, par exemple). Au cas où la surface aurait été liquide, cet instrument était prévu pour que le sondeur évalue la vitesse du son dans cet "océan" et puisse observer le relief immergé en profondeur. Pendant la descente, la valeur de la vitesse du son donne des informations sur la composition et la température de l'atmosphère, et un accéléromètre enregistre les variations de la décélération à l'impact, indicateur de la dureté et de la structure de la surface. Un clinomètre composé d'un pendule dont l'oscillation est mesurée durant la descente est aussi prévu pour indiquer l'inclinaison de la sonde après son atterrissage ; il n'a pas montré d'ondulations qu'auraient provoqué des vagues. Si la surface s'était avérée liquide, d'autres capteurs auraient mesuré sa densité, sa température, sa réflectivité, sa conductivité thermique, sa capacité calorifique et ses propriétés de permittivité et conductivité électrique.